Hydrogen
27 Декабря 2018
Водородные технологии: на сломе времён
Впервые в России в рамках выставки «АВТОКОМПЛЕКС» фирмой «ТАТСУНО РУС» была представлена водородная заправочная колонка нового поколения - HYDROGEN-NX Series производства японской компании TATSUNO CORPORATION. Редакции журнала «Современная АЗС» удалось пообщаться с представителями TATSUNO и узнать, откуда у компании такой интерес к водородной теме…
Как оказалось, одним из направлений компании TATSUNO является разработка и производство водородных топливораздаточных колонок. Компания уже не один год успешно реализует проекты по созданию инфраструктуры водородного топлива на территории Японии, Китая, Южной Кореи и США. Более того, на территории Японии TATSUNO является единственной уполномоченной компанией, которая производит тестирование, поверку и пуск в эксплуатацию водородных заправочных станций. В компании уверены в перспективности водорода как топлива и успешно занимаются разработкой, созданием и внедрением водородной инфраструктуры. А водородную заправочную колонку они привезли в Москву, чтобы показать, что будущее уже наступило.
Перспективный водород
Запасы водорода на нашей планете фактически не ограничены, в отличие от углеводородов. Водород можно получить из любого органического вещества. По словам представителей компании TATSUNO, сегодня основными видами сырья для промышленного производства водорода являются газы нефтепереработки, природные горючие и коксовые газы. Его также получают из воды посредством электролиза в местах с доступной электроэнергией. Одним из важнейших методов производства ресурса из природного газа считается каталитическое взаимодействие углеводородов, в основном метана, с водяным паром (т. н. конверсия). Водород, производимый из природного газа, по данным представителей компании TATSUNO, на сегодняшний день является самым дешевым!
Водородные АЗС
Водородные заправочные станции можно разделить на три типа:
- мобильные;
- стационарные;
- домашние.
Мобильные станции предназначены для заправки техники в местах, где нет другой водородной инфраструктуры. Например, для выставочных образцов и т.д.
Стационарные станции предназначены для продажи водорода, произведённого на самой станции или в другом месте. Домашние заправочные станции создаются как решение проблемы отсутствия водородной инфраструктуры. Они могут производить 200–1 000 кг водорода в год, что достаточно для заправки 1-5 авто в сутки. Подавляющая часть водородных заправочных станций продаёт газообразный водород. Из общего количества заправочных станций, построенных с 2004 по 2017 гг., всего 8 % работают с жидким водородом, остальные — с газообразным. Современное оборудование позволяет заправлять транспорт водородом за 3-5 минут, что сопоставимо со временем заправки бензинового транспорта. Заправочные станции можно условно разделить по размерам на:
- малые – с производством до 20 кг водорода и с заправкой до 10 легковых автомобилей в день;
- средние - с производством 50-1250 кг водорода и с заправкой до 250 легковых автомобилей или до 25 автобусов в день;
- промышленные – с производством 2500 кг (и более) водорода и с заправкой до 500 легковых автомобилей или до 50 автобусов в день.
Малые и средние заправочные станции могут самостоятельно производить водород как электролизом воды, так и риформингом углеводородов (природный газ, керосин и т.д.). В США стоимость водорода, произведённого электролизом воды на заправочной станции среднего размера, состоит на 58% из стоимости электроэнергии и на 32% из капитальных затрат. У малой заправочной станции в стоимости водорода на долю капитальных затрат приходится 55%, а на долю электроэнергии 35%. На данный момент в Японии функционирует 91 водородная заправка и насчитывается около 2 200 автомобилей на водородных топливных элементах. Но к 2021 году правительство Японии поставило цель увеличить количество водородных заправочных станций до 40 000! По словам представителей компании TATSUNO, строительство одной водородной заправочной станции оценивается в сумму от 0,5 до 5 млн долларов.
Водородный транспорт
Основное преимущество внедрения топливных элементов в наземные транспортные средства (например, на автомобили) – это предполагаемый
высокий КПД. КПД современного автомобильного двигателя внутреннего сгорания достигает 35%, а водородного топливного элемента — 45% и более. Во время испытаний автобуса на водородных топливных элементах был продемонстрирован КПД в 57%. КПД классического свинцового аккумулятора выше – до 70-90%. Но основной фактор, сдерживающий массовое производство электромобилей – дороговизна и несовершенство аккумуляторов. А вот главным барьером на пути развития технологий водородного топлива остается стоимость производства водородных автомобилей и заправочных станций. Как мы уже отмечали, стоимость водородной заправочной станции составляет до 5 млн долл. Что касается автомобилей, например, Toyota Mirai стоит около 59 тыс. долларов, что примерно вдвое больше цены на сравнимый по техническим характеристикам электромобиль. Но дело в том, что водородный автомобиль – это и есть, по сути, электромобиль, только вместо аккумулятора у
него стоит ячейка, которая из водорода и кислорода вырабатывает электроэнергию. Но при этом сегодня запас хода на одной зарядке у электромобиля 200- 500 км, а время полной зарядки до 8 часов и время эксплуатации батареи 3-5 лет, а потом утилизация. Есть вопросы
и по электроэнергии, уже сегодня некоторые страны сталкиваются с ее нехваткой, особенно в пиковые нагрузки. Национальная лаборатория по изучению возобновляемой энергии (National Renewable Energy Laboratory, США), которая в своих расчётах использует среднюю дальность пробега
легкового автомобиля в 12000 миль (19200 км) в год, оценила потребление водорода в 1 кг на пробег в 60 миль (96 км). Т.е. обычному легковому автомобилю требуется 200 кг водорода в год, или 0,55 кг в день. Поэтому в TATSUNO считают, что с небольшими городскими электромобилями водородным машинам будет конкурировать тяжело. Но что касается крупного автотранспорта, грузовиков, автобусов, трамваем, поездов, самолетов и т.д., тут будущее именно за водородными технологиями, как более экономичными и экологичными.